毕业论文课题相关文献综述

一、背景

能源与环境的可持续发展是当今世界人类社会的两个重要发展战略。随着全球经济的发展，人们对能源的需求正在不断增长，新能源的发展势在必行。太阳能源源不断的辐照地面，且清洁无任何污染，因而成为最具开发潜力的新能源之一。染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种有效利用太阳能的光电器件，它制作工艺简单、成本低廉、性能稳定、对环境无污染，因而具有良好的发展前景。

二、发展

1976年，Tsubomura等【1】将多孔多晶ZnO电极应用于DSSC，在523nm的单色入射光照射下取得了1.5%的光电转化效率。1991年，TiO2纳米多孔薄膜的应用使DSSC的研究有了突破性进展，获得了7.1%~7.9%的光电转化效率【2】。目前，对TiO2薄膜的研究主要集中在降低载流子的复合和进一步提高太阳光利用率两方面。抑制载流子复合主要采用制备TiO2纳米管有序结构、离子掺杂和TiO2复合等方式【3-4】；提高太阳光利用率主要通过增加光散射层和上转换发光层【5-6】。与传统TiO2光阳极相比，TiO2纳米管有序结构在电子收集方面性能更优，并且能提高电子运输速率。Wang等【7】以14μm厚的TiO2纳米管为光阳极组装电池，在模拟入射光照射下获得了7.37%的光电转化效率。离子掺杂和核壳复合结构能有效降低载流子复合几率。张莉等【8】采用水热法将掺杂La3 的TiO2薄膜应用于DSSC，在同等条件下取得了较高的光电转化效率。这是因为掺杂离子进入TiO2晶格，引起晶格内部变化，降低了薄膜内载流子的复合。Wang【9】等以ZnO/TiO2核壳复合结构组装电池，使光电转化效率得到提高。焦星剑等【10】以MgO包覆TiO2组装的DSSC，光电转化效率由1.11%提高到1.37%，短路电流提高了35%。Jang等【11】以C/TiO2光阳极组装DSSC，使其光电转化效率与传统TiO2基DSSC相比提高了40.6%。Liu等【4】将制备的金红石型TiO2作为光散射层，与20nmTiO2粒子组成DSSC工作电极，使光电转化效率提高了17%。李树全等【5】将掺杂Er3 的TiO2作为上转换发光层应用于DSSC，使光电转化效率提高了160%。

工作原理

染料敏化太阳能电池由渡在透明导电玻璃基体上的多孔纳米晶半导体薄膜、染料光敏化剂、电解质溶液及透明对电极等几部分构成。

1)当能量小于半导体的禁带宽度且大于染料分子特征吸收波长光的入射光(hv)照射到电极上时，吸附在电极表面的基态染料分子(D)中的电子受激跃迁至激发态。

D hv=D*(染料激发）

激发态染料分子(D*)将电子注入到半导体导带中，此时染料分子自身转变氧化态。

D*=D e-=Ecb